С дає наступні результати (рис. 16, 17):
Uву_150=(6,2805 + 2,1902) / 2=4,23535 В
Uву_250=(7,316 + 3,1543) / 2=5,23515 В
? Uву_а=Uву_250 - Uву_150=5,23515 - 4,23535=0,9998 В
Рис.16. Сигнал на виході при t=150 0С
Рис. 17. Сигнал на виході при t=250 0С
6.5 Розрахунок фільтра постійної складової (ФПС)
ФПС для даного ІП можна реалізовувати або у вигляді фільтра нижніх частот (ФНЧ), або у вигляді полоснозаграждающего фільтра (ПЗФ), налаштованого на частоту 50 Гц. Виберемо перший з цих варіантів. Так як висока добротність в даному випадку не потрібно, виберемо схему инвертирующего фільтра на основі ОП з МОС (рис.18).
Рис. 18. Фільтр на основі ОП з МОС
Розрахунок і аналіз схеми ВУ показав, що складові корисного сигналу і перешкоди на його виході мають один порядок (одиниці вольт). Знайдемо відношення «перешкода / корисний сигнал» вихідного сигналу ВУ для крайніх температурних точок ТПС:
d_ву_150=Uву_пом_min / Uву_min=0,48268 (6.5.1)
d_ву_250=Uву_пом_max / Uву_max=0,39731 (6.5.2)
Звідси випливає, що при розрахунку необхідного загасання АЧХ ФПС на частоті перешкод (50 Гц) потрібно користуватися відношенням «перешкода / корисний сигнал» при температурі ТПС 150 0С (d_ву_150=0.48268), як максимальним в межах діапазону вимірюваної температури.
З урахуванням допустимої похибки всієї схеми ІП (? доп=0.5%) задамося максимальною погрішністю (т.е ставленням «перешкода / корисний сигнал») на виході фільтра dф=0.2%.
Загасання [дБ] АЧХ ФПС на частоті 50 Гц при цьому має перевищити таке значення:
a2=20 Log (dф/d_ву_150)=47.65253 (6.5.3)
Для вибору частоти зрізу необхідно визначити частотний діапазон інформаційного сигналу і перешкод. Максимальна швидкість зміни температури за завданням становить Vt=0.1 град / с. Визначимо звідси максимальну частоту зміни інформаційного сигналу [Гц]:
ft=2Vt /? T=2? 0,1 / 100=0,002 Гц (6.5.4)
де Vt - максимальна швидкість температури
? T - діапазон вимірюваних температур;
Виберемо частоту зрізу fc і ширину перехідної області АЧХ так, щоб частота інформаційного сигналу ft перебувала в смузі пропускання, а частота f1 з загасанням 47,65253 дБ була менше або дорівнює 50 Гц:
Кфпс=1fc=1T w=49 a 1=3 a 2=47,65253 wc=2 p fc
Знайдемо нормовану ширину перехідної області АЧХ:
T w / fc=49 (6.5.5)
Де T w - ширина перехідної області.
Знайдемо необхідний порядок фільтра для реалізації заданої АЧХ. Для ФНЧ Чебишева:
(6.5.6)
Для ФНЧ Баттерворта:
(6.5.7)
При отриманому однаковому необхідному порядку (n=2) для ФНЧ Баттерворта і для ФНЧ Чебишева (тобто аналогічних апаратних витратах), вибираємо ФНЧ Баттерворта, т.к. його АЧХ ближче до ідеальної в частотному діапазоні інформаційного сигналу.
ФНЧ 2-го порядку забезпечує нахил АЧХ в перехідній області та смузі затримання, приблизно рівний - 40 дБ / дек. Збільшенню частоти в 10 разів відповідатиме зменшення коефіцієнта передачі в 100 раз, загасання [дБ] на частотах вище fc змінюватиметься за законом:
(6.5...
